气动机械手的PLC控制系统设计【优秀含4张CAD图纸+机械手全套课程毕业设计】

气动机械手的PLC控制系统设计【优秀含4张CAD图纸+机械手全套课程毕业设计】

【带任务书+开题报告】【37页@正文10500字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

任务书

课题名称气动机械手系统设计3

毕业设计

基本要求、重点需要

研究的问题基本要求：首先分析气动机械手的功能与组成；其次设计气动系统的回路，实现上述动作要求；然后对系统的元件参数进行选型与设计；最后进行系统估算，绘制出相关的图形。（二维、三维）主要设计内容：（1）设计气动机械手各组成部分的动作要求，并绘制出图形。（2）设计气动系统回路图，具体确定气动系统方案和回路，并绘制出图形。（3）气动系统参数设计，具体确定执行元件、能源装置和动力元件的选型和设计。（4）气动元件三维设计，写出一份计算说明书。

关键问题：基本回路设计  元件选型  参数计算

计划

进度

安排（1）第1至2周 收集相关资料，完成开题报告，复习气压传动相关知识。

（2）第3至6周 完成机械手的功能与组成分析，并绘制出图形。完成气动系统回路图，具体确定气动系统方案和回路。

（3）第7周 完成相关图形，准备中期检查。

（4）第8周至第11周 完成气动系统参数设计和气动元件三维设计。

（5）第12周 完善计算说明书，准备答辩。

应收集的资料及主要

参考文献（1）《液压与气压传动》

（2）《液压、气动系统应用技术》

（3）《三维设计》

目录

摘要I

AbstractII

第一章 引言- 1 -

1.1 本课题的目的和意义- 1 -

1.2 本课题研究的主要内容、预期结果、关键问题和相关发展趋势- 1 -

1.2.1  本课题研究的主要内容- 1 -

1.2.2  预期设计结果- 1 -

1.2.3  关键问题- 1 -

1.2.4  相关发展趋势- 2 -

1.3 本课题的设计方法- 2 -

1.4 系统功能说明- 3 -

第二章 机械手气动系统设计- 4 -

2.1  明确机械手的工作要求- 4 -

2.1.1  气动机械手结构示意图分析- 4 -

2.1.2  工作要求- 5 -

2.1.3  运动要求- 5 -

2.1.4  动力要求- 5 -

2.2  设计气动控制回路- 5 -

2.2.1  列出气动执行元件的工作程序- 5 -

2.2.2  作X-D线图，写出执行信号的逻辑表达式- 6 -

2.2.3  画出系统的逻辑原理图- 7 -

2.2.4  画出系统的气动回路原理图- 7 -

第三章 气缸及气动元件设计- 10 -

3.1  手臂回转、伸缩、夹紧、升降气缸的设计- 10 -

3.3.1  确定气缸类型- 10 -

3.3.2  气缸内径计算- 10 -

3.3.3  选择气缸- 11 -

3.3.4  验算气缸力的大小- 11 -

3.3.5  活塞杆直径d的校核- 12 -

3.3.6  耗气量计算- 13 -

3.2  选择气动控制元件- 14 -

3.2.1  选择主控气动换向阀- 14 -

3.2.2  选择行程阀- 14 -

3.2.3  选择手控换向阀- 15 -

第四章 机械手控制系统的设计- 16 -

4.1  控制系统分析- 16 -

4.1.1  总体控制要求- 16 -

4.1.2  PLC机械手的动作分析- 16 -

4.1.3  系统硬件配置- 17 -

4.2  系统变量定义及分配表- 17 -

4.2.1  输入/输点数分配- 17 -

4.2.2  输入/输出点地址分配- 18 -

4.2.3  系统接线图- 18 -

4.2.4  PLC外围接线图- 19 -

4.3  控制系统程序设计- 20 -

4.3.1  控制程序流程图设计- 20 -

4.3.2  程序设计（梯形图）- 21 -

第五章 PLC机械手的程序调试- 28 -

5.1  系统调试及结果分析- 28 -

5.1.1  PLC程序调试及解决的问题- 28 -

5.1.2  PLC与上位机联调- 28 -

5.1.3  结果分析- 28 -

第六章 设计总结- 30 -

参考文献- 31 -

致谢词- 32 -

摘要

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；本论文主要论述了机械手的结构、气动控制系统、主要技术参数、气缸的选型设计以及PLC控制程序的设定。

本设计主要是通过可编程控制技术来实现气压驱动机械手，从而完成立柱的升降/回转、手臂的伸出/缩回和手爪的抓取动作。本设计探索的意义是希望能够通过简单的改变机械手的工作程序，来达到相要求的工作效果。PLC控制系统的机械手，简易方便且适应性较强，这对于未来机械手的发展有着重要意义。

关键词：机械手；气动系统；气缸；可编程控制器；梯形图；

第一章引言

1.1本课题的目的和意义

随着我国工业自动化生产的迅速发展，工业生产中要快速高效的实现工件的装卸、转向、输送；或操持焊枪、扳手、喷枪等工具,进行加工、装配，就需要机械设备能够自动化作业，所以现如今自动化作业已受到生产者们越来越多的重视。而“工业机械手”的出现就是最好的证明。它模仿人手的局部动作，来实现生产的自动抓取、搬运等复杂流程，它能够代替人手进行高效率作业，在实际生产中具有重大意义。它不仅大大减轻了工人的劳动强度、提高了工厂加工效率，而且还保障了工厂及工人们的人身安全。

本论文正是针对这一课题，选择了可编程控制器作为工业机械手的控制系统。随着工业技术的发展，PLC控制系统的机械手，在专用生产线上也有着重要的地位。PLC控制系统的机械手，我们能够通过改变它的工作程序，达到工作效果，简易方便、适应性较强，尤其在不断变换生产品种的中小批量生产中应用更为广泛。这次课题主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等。本设计机械手采用圆柱坐标型，各动作由气压驱动，并由电磁阀控制。通过气压缸来实现立柱的升降/回转、手臂的伸出/缩回和手爪的抓取动作。动作顺序及各动作采用时间间隔原则。功能主要用于上下料、搬运环类零件的重复动作，从内孔夹持工件，代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，以实现生产自动化，提高劳动生产率。

1.2本课题研究的主要内容、预期结果、关键问题和相关发展趋势

1.2.1  本课题研究的主要内容

本课题主要是通过可编程控制器来实现机械手的功能要求和现实意义，并对机械手的工作原理加以学习和了解，熟悉了其运动机理等。在现有机械手技术基础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手传动部分、执行系统、驱动系统等系统的相关设计，并对机械手的控制技术进行了一定的阐述。

参考文献

[1]王积伟,章宏甲,黄谊.液压与气压传动(第二版).北京：机械工业出版社，2005

[2]田勇,高长银.液压与气压传动技术及应用.北京：电子工业出版社，2011.7

[3]黄永红.电气控制与PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2011.8

[4]宾洪赞,王润孝.先进制造技术.北京：高等教育出版社，2006.1

[5]芮延年.机电一体化系统综合设计及实例.北京：中国电力出版社，2011.1

[6]田勇,高长银.液压与气压传动技术及应用.北京：电子工业出版社，2011.7

[7]成大先.机械设计手册(气压传动).北京：化学工业出版社，2004

[8]王永华.现代电气控制及PLC应用技术(第三版).北京：北京航空航天大学出版社，2008